(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンのシリンダ圧をモニターする装置と方法であって、長期の使用が可能で、経済的であり、従来技術と比較して、製造コスト、装着および作動が優れている装置と方法とを提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン、特に大型の２ストロークディーゼルエンジンのシリンダ（１）におけるシリンダ圧をモニターする装置であって、シリンダ圧によって左右される寸法変化（ΔＤ）を検出するために少なくとも１個の測定検出部（１２、１２′）を含む装置において、前記測定検出部（１２、１２′）が変位変換器および（または）距離センサとして形成されていることを特徴とするシリンダ圧をモニターする装置。【選択図】図２ａ
2005121026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン、特に大型の２ストロークディーゼルエンジンのシリンダ（１）におけるシリンダ圧をモニターする装置であって、シリンダ圧によって左右される寸法変化（ΔＤ）を検出するために少なくとも１個の測定検出部（１２、１２′）を含む装置において、前記測定検出部（１２、１２′）が変位変換器および（または）距離センサとして形成されていることを特徴とするシリンダ圧をモニターする装置。
【請求項２】
検出すべき寸法変化（ΔＤ）が、ディーゼルエンジンのシリンダブロック（２）に設けられ、および（または）シリンダの一つあるいは二つの部分（３，４，５，６，６．１，６．２）に設けられ、および（または）シリンダブロック（２）および（または）前記シリンダの部分（３，４，５，６，６．１，６．２）の中の一つに接続された一つまたは二つの部分に設けられた２個の測定点（１０．１，１０．２）の間の距離の変化を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２個の測定点（１０．１，１０．２）の間の距離がシリンダブロック（２）とシリンダ（１）に設けられたシリンダカバー（５）との間の距離の半分よりも大きい、特に前記距離の四分の一よりも大きいことことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
測定検出部（１２，１２′）によって検出すべき測定距離を短くするために前記測定点（１０．１，１０．２）の間に配置された細長い測定部材（１４）を含み、特に前記測定部材（１４）の一端が一方の測定点と接触しており、前記測定部材（１４）の他端が長手方向に運動可能で、前記測定検出部（１２，１２′）と協働することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記寸法変化（ΔＤ）が０．０１ｍｍから２ｍｍまでの範囲、特に０．０５ｍｍから１ｍｍあるいは０．１ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲にあることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置（１０）が、シリンダブロック（２）に、および（または）特にシリンダライナー（３）、冷却ジャケット（４）、シリンダカバー（５）あるいはシリンダカバー用スタッド（６，６．１，６．２）の外側において一つ以上のシリンダの部分（３，４，５，６，６．１，６．２）に、および（または）シリンダブロック（２）および（または）一つ以上のシリンダの部分（３，４，５，６，６．１，６．２）に設けられている部分に、取り付けられることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の少なくとも１個の装置（１０）を備えたディーゼルエンジン、特に大型の２ストロークディーゼルエンジンであるディーゼルエンジンであって、特に、全てのシリンダにおけるシリンダ圧をモニターするために請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置を全てのシリンダ（１）がそれぞれ具備していることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項８】
ディーゼルエンジン、特に大型の２ストロークディーゼルエンジンのシリンダ（１）におけるシリンダ圧をモニターする方法であって、シリンダ圧によって左右される寸法変化（ΔＤ）が検出される方法において、前記寸法変化（ΔＤ）が変位変換器（１２′）および（または）距離センサ（１２）を使用することによって検出されることを特徴とするシリンダ圧をモニターする方法。
【請求項９】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置（１０）あるいはこの種の装置を具備したディーゼルエンジンが使用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
シリンダ圧の値、および（または）許容ピーク圧の超過、および（または）着火不発あるいは低すぎる圧力の値を検出し、特に許容ピーク圧の超過および（または）着火不発あるいは低すぎる圧力の値の検出を警報システムまで送るために検出された寸法変化（ΔＤ）が評価されることを特徴とする請求項８あるいは請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲、請求項１の序文部分に記載のディーゼルエンジンのシリンダ内における圧力をモニターする装置と、この種の装置を具備したディーゼルエンジンと、また特許請求の範囲、請求項８の序文部分に記載のディーゼルエンジンのシリンダ圧力をモニターする方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼機関、特に大型のディーゼルエンジン、詳しくは２ストロークのディーゼルエンジンにおいては、シリンダの圧力をモニターすることは現在の技術水準ではある。例えば、舶用ディーゼルエンジンの等級格付けにはピーク燃焼圧力をモニターすることが要求されている。シリンダ圧力が高すぎる結果によって生じる損傷を阻止するために、従来の大型ディーゼルエンジンのシリンダには応答後でないと変更が通常行われない安全弁が具備されている。この種のモニター方法は複雑であって、安全弁が応答したことが認められ、その結果シリンダカバー全体を交換する必要が出てくるので、それまでに長時間が経つことが屡あるため、連続的なモニタリングには不適である。もしもシリンダ圧力が長時間に亘り高すぎるとすれば、ピストンリングやベアリングに対しても更に損傷が発生しうる。
【０００３】
シリンダ圧力を連続的にモニターするために、通常シリンダカバーのスタッドに取り付けられる歪み計が過去数年に亘り使用されてきた。これらの歪み計によって、シリンダの圧力によって左右される機械的な歪みがシリンダカバーのスタッドにおいて検出される。しかしながら、測定信号を電子的に調整するための比較的高いコストがシリンダ圧力をモニターするために歪み計を使用することの障害となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ディーゼルエンジンのシリンダの圧力をモニターする装置と方法を、またシリンダの圧力を連続的にモニターできるようにするこの種の装置を備え、長期に亘って使用するのに適し、かつ経済的に使用することのできるディーゼルエンジンを提供することである。特に、この種の装置の製造、装着および作動のためのコストが従来技術による方法と比較して好ましいものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の装置、請求項７に記載のディーゼルエンジン、および請求項８に記載の方法によって本発明により達成される。
【０００６】
ディーゼルエンジン、特に大型の２ストロークディーゼルエンジンのシリンダにおける圧力をモニターするための本発明による装置はシリンダの圧力によって左右される寸法変化を検出するための少なくとも１個の測定検出部（ピックアップ）であって、変位変換器および（または）距離センサとして構成されている測定検出部を含む。
【０００７】
検出されるべき寸法変化は、ディーゼルエンジンのシリンダブロックおよび（または）シリンダの一つ以上の部分、および（または）シリンダブロックと、および（または）シリンダの一つの部分に接続された一つあるいは二つの部分に設けられた２個の測定点の間の距離の変化を含むことが好ましい。２個の測定点の間の距離はシリンダブロックと、シリンダに設けられたシリンダカバーとの間の距離の半分以上、特にこの距離の四分の一以上であることが好ましい。
【０００８】
好適実施例においては、本装置は測定検出部によって検出されるべき測定距離を短くするために測定点の間に配置されている細長い測定部材を含み、前記測定部材の一端は特に一方の測定点と接触し、前記測定点の他端は長手方向に運動可能で、かつ測定検出部と協働する。
【０００９】
寸法変化は０．０１から２ｍｍの範囲、特に０．０５から１ｍｍ、あるいは０．１から０．５ｍｍまでの範囲にあることが好ましい。
【００１０】
検出されるべき寸法変化はディーゼルエンジンのシリンダブロックとシリンダに設けられたシリンダカバーとの間の距離の変化、およびまたシリンダブロックとシリンダカバーとの間の距離の前記変化に関連して発生する寸法変化、特にシリンダブロックとシリンダカバーとの間の距離の前記変化に比例する寸法変化も含むことが好ましい。
【００１１】
本装置はシリンダブロックおよび（または）一つ以上のシリンダ部分、特にシリンダインサート、冷却ジャケット、シリンダカバーあるいはシリンダカバー用スタッド、および（または）シリンダブロックに設けられている部分、および（または）一つ以上のシリンダの部分に装着されることが好ましく、本装置は特にシリンダブロックの外側および（または）一つ以上のシリンダの部分の外側に装着される。
【００１２】
本発明は更に、ディーゼルエンジン、特に少なくとも１個の前述した装置を備えた大型の２ストロークディーゼルエンジン、好ましくは全てのシリンダにおける圧力をモニターするためにこの種の装置をシリンダがそれぞれ具備しているディーゼルエンジンを含む。
【００１３】
本発明は更に、シリンダの圧力によって左右される寸法変化が検出され、その寸法変化が変位変換器および（または）距離センサを使用することによって検出される、ディーゼルエンジン特に大型の２ストロークディーゼルエンジンのシリンダにおける圧力をモニターする方法を含む。前述の装置はシリンダ圧力をモニターするために使用されることが好ましく、あるいはディーゼルエンジンが前述したように使用される。
【００１４】
前記方法の好適実施例において、検出された寸法変化は、シリンダの圧力値の検出、および（または）許容されるピーク圧力の超過の検出、および（または）着火不発および（または）低すぎる圧力値の検出のために評価される。許容されたピーク圧力の超過、および（または）着火不発あるいは低すぎる圧力の検出結果は警報システムまで送られる。
【００１５】
本発明による前記装置、ディーゼルエンジンおよび方法は、簡単な変位変換器および（または）距離センサが使用されるので、従来技術による方法と比較して、この種の装置の製造、装着および作動が合理的な価格で行えるという利点を有している。この種の変位変換器および距離センサは大量に経済的に製造され、在庫入手可能である。そのような変位変換器および距離センサの出力信号は標準化されており、評価や処理のための制御および（または）処理装置に対して、特にそれが１個以上のアナログ入力側を有しているとすれば、直接供給することが可能である。歪み計に対して必要とされるような測定信号の高価な調整作業を必要としない。
【００１６】
本発明による装置は、長期に亘る使用に適しており、シリンダ圧力を連続的にモニターできるようにする。高すぎるシリンダ圧力は本装置によって検出され、例えば負荷を自動的に軽減するように船舶の警報システムまで送られる。このように、本装置は、例えば舶用ディーゼルエンジンの等級要件を満足させるために、従来の大型ディーゼルエンジンに一般的に使用されている安全弁の代替として使用することができる。更に、本装置は燃焼のピーク圧力および（または）着火不発をモニターするために電子噴射および電子弁制御装置を備えたディーゼルエンジンにおいて使用することができる。許容ピーク圧が超過すると、それに従って燃料の量を減少させることができる。着火不発をモニターすることは、噴射された、未燃焼の燃料が排気マニホールドにおいて点火し、排気マニホールドの火災が発生するとすればディーゼルエンジンに接続されているターボチャージャが焼損するのを阻止するために重要である。
【００１７】
本発明による装置の特別な利点は、本装置が簡単にディーゼルエンジンに装着できることと、また本装置は当該ディーゼルエンジンに対する機械的な作用を施す必要なく後日追加して導入するのにも適していることである。更に、本装置は作動している間、熱とか、煤、あるいは燃焼ガスと接触するようにならないことである。作動している間、本装置は、連続作動において有利であると判明している約６０℃の安定した環境温度に露出される。更に別の利点は、エンジンが停止したとき、本装置の機能を簡単に制御できることである。その目的に対して、典型的には０．２あるいは０．３ｍｍ厚さの隙間ゲージによって対応するピーク圧がシリンダ内で模擬実験される。
【実施例】
【００１８】
本発明を実施例および図面を参照して以下説明する。
【００１９】
図１は大型ディーゼルエンジンのシリンダ１とシリンダブロック２、並びに前記シリンダ１に装着された、本発明による装置１０の実施例との断面図を示す。図１に示すシリンダ１は、シリンダライナ３と、冷却ジャケット４と、シリンダカバー５と、また前述したシリンダの部品がそれによってシリンダブロック２に取り付けられる複数のシリンダカバー用スタッド６．１，６．２とを含む。シリンダライナ３はシリンダブロック２の対応する開口に着座している。シリンダカバー用スタッド６．１，６．２および残りの前述したシリンダ部品は機械的にプリストレスされ、冷却ジャケット４がシリンダブロック２に圧入され、シリンダライナ３が冷却ジャケット上に押圧され、シリンダカバー５がシリンダインサート上に押圧されるような要領で形成されている。プレストレスは、エンジンの作動の間前記部品が相互に対して安定して押圧されており、何ら漏れが発生しないように選択されている。シリンダの長手方向において燃焼圧力によって発生する力がシリンダカバー用スタッド６．１，６．２のプレストレスに対して作用する。その結果、エンジンの作動している間該エンジンによって発生した燃焼圧力に応じてシリンダブロック２とシリンダカバー５との間の距離が変動する。シリンダブロックとシリンダカバーとの間の距離のこの変動は典型的には大型ディーゼルエンジンにおいては０．２から０．４ｍｍの範囲に入る。
【００２０】
本発明による装置の図１に示す実施例において、本装置１０はシリンダカバー用スタッド６．２に取り付けられている。本装置１０は２個の測定点１０．１，１０．２を含むことが好ましく、その中の１個はシリンダカバー用スタッド６．２の下方部分に設けられ、１個は上方部分に設けられている。測定点の間の距離は、前記測定点間の距離の変動ΔＤが０．０１から２ｍｍまでの範囲、好ましくは０．０５から１ｍｍ、あるいは０．１から０．５ｍｍまでの範囲に入るように選択されると都合が良い。下方の測定点１０．２はまたシリンダブロック２に、あるいは例えば冷却ジャケットのようなシリンダの部分に設け、および（または）上方の測定点もまた、シリンダカバー用スタッドの代わりに、例えば冷却ジャケット４、シリンダライナー３、あるいはシリンダカバー５のようないずれかの所望するシリンダの部分に設けることも可能なことは勿論である。シリンダの長手方向における測定点１０．１、１０．２の間の距離は、シリンダブロック２とシリンダカバー５との間の距離の半分より大きい、特にこの距離の四分の一より大きいことが有利である。
【００２１】
本装置はクランプホルダ１３，１５によってシリンダカバー用スタッド６．２に固定されることが好ましい。このことによって、本装置を簡単に装着できるようにし、かつたとえ旧式のエンジンに対しても問題なく改修できるようにする。例えば、本装置あるいは本装置の部分をシリンダブロック２および（または）２個のシリンダの部分４，５，６、６．１，６．２の一つあるいは二つの上にねじ込んだり、および（または）溶接したり、あるいは本装置１０の一部をシリンダと一体化することによる、その他の種類の固定方法も可能であることは勿論である。
【００２２】
図２ａは図１に示す本発明による装置の実施例を拡大して示す。該実施例においては、ホルダ１５が下方の測定点１０．２に設けられており、該ホルダは測定点１０．２とホルダに固定された測定ロッド１４との間で固定接続を提供する。測定ロッド１４はシリンダ１の長手方向に配置され、２個の測定点１０．１，１０．２との間の距離の一部、好ましくはその大部分に亘って架けられている。第二のホルダ１１ａが上方の測定点１０．１において設けられており、該ホルダは測定点１０．１とホルダによって固定されている測定アングル１１との間の固定接続を形成している。前記測定アングル１１の自由アーム部は測定ロッド１４の延長方向に配置されることが好ましい。本実施例においては、距離センサ１２が、距離Ｄ、すなわちエンジンの作動している間、前記距離センサ１２と測定アングル１１との間の変動距離を検出するように測定ロッド１４の上端に配置されている。前述した装置において、距離センサ１２と測定アングル１１との間の距離の変動は２個の測定点１０．１，１０．２の間の変動距離ΔＤと等しい。前記装置１０にはガイド１３が設けられることが好ましく、そのガイドの中で測定ロッド１４が長手方向に移動可能に装着される。
【００２３】
図２ｂは測定検出部の配置が相違している、図１に示す実施例の変形を示す。この変形においては、距離センサ１２は測定アングル１１に配置されており、距離Ｄ、すなわち、エンジンの作動している間の距離センサ１２と測定ロッド１４の自由端との間の変動距離を検出する。
【００２４】
図２ｃは測定検出部１２′が変位変換器として構成されている、図１に示す実施例の別の変形を示す。本実施例においては、変位変換器は距離Ｄ、すなわちエンジンが作動している間の測定検出部１２と測定アングル１１との間の変動距離を測定するために測定アングル１１と接触する測定ピン１２ａを含む。
【００２５】
前述した実施例や、前述した装置１０の実施例は例示と見なすべきである。当該技術分野の専門家には、前述した実施例から始めて、例えば測定検出部を測定ロッドの下端、あるいは細長い測定部材の下端、あるいは２個の細長い測定部材の中間に配置させることによって前記実施例から複数の別の実施例を引き出しうることが直ちに認識される。
【００２６】
例えば、電子長さ測定器具において使用されているような誘導近接センサあるいは変位変換器のような比較的合理的な価格である距離センサを測定検出部として使用することができる。測定検出部は標準的な出力信号、例えば０−１０ボルト、あるいは２から１０ボルトの電圧信号、あるいは例えば０−２０ｍＡあるいは４−２０ｍＡの電流信号を有することが有利である。測定検出部１２および（または）装置全体１０の老化あるいは温度変化の結果ゼロ点が何らか移動すると、それは例えば出力信号の評価において配慮することができる。シリンダの圧力は各燃焼サイクルの後実用的にゼロに戻るので、ゼロ点の移動は、例えば出力信号の振幅を評価することによって配慮に入れることができる。
【００２７】
好適実施例においては、測定検出部の出力信号の評価は電子噴射装置および（または）弁制御装置、および（または）例えば舶用警報システムである警報システムまで送られる。出力信号の評価は電子制御装置あるいは警報システムにおいて行われ、例えばピーク圧力をモニターすること、および（あるいは）着火不発をモニターすることを含む。もしも許容されたピーク圧力が超過すると、例えば警報システムが作動し、および（または）対応するシリンダへの燃料の供給が自動的に減少するようにしうる。この種の警報システムは船舶のエンジン等級要件を有利な要領で満足させる。     
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】大型ディーゼルエンジンのシリンダと、シリンダブロック、並びにシリンダに装着された本発明による装置の実施例の断面図である。
【図２ａ】図１に示す実施例の拡大図である。
【図２ｂ】異なる配置の測定検出部を備えた、図１に示す実施例の変形を示す。
【図２ｃ】測定検出部が変位変換器として構成されている、図１に示す実施例の別の変形を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１  シリンダ
２  シリンダブロック
３  シリンダライナー
４  冷却ジャケット
５  シリンダカバー
６．１  シリンダカバー用スタッド
６．２  シリンダカバー用スタッド
１０  シリンダ圧モニター装置
１０．１、１０．２  測定点
１１  測定アングル
１２  距離センサ（測定検出部）
１３  ガイド
１４  測定ロッド
１５  ホルダ
【図１】
2005121026.tif 000003
【図２ａ】
2005121026.tif 000004
【図２ｂ】
2005121026.tif 000005
【図２ｃ】
2005121026.tif 000006